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Comment régénérer l'air du vaisseau Orion, en route vers la Lune ?

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Dans leur voyage vers la Lune, les futurs astronautes devront respirer un air sain malgré une atmosphère confinée. Pour des missions bien plus longues que celles d'Apollo, il faut un système efficace de régénération d'air. Les premiers tests ont commencé...

Dans les coulisses de l'expérience, les spécialistes surveillent la qualité de l'air. © Nasa

Leur unique travail : respirer, transpirer, dormir, manger ou faire un peu d'exercice. Les 23 volontaires de cette expérience sont restés enfermés des heures durant, par groupes de six, dans un minuscule réduit de 16 mètres cubes. Le but ? Tester un système de régénération d'air sur lequel la Nasa travaille depuis plus d'un an, Camras (Carbon-dioxide and Moisture Removal Amine Swing-bed).

Cet appareillage sera un jour embarqué dans le vaisseau spatial Orion, alias CEV (Crew Exploration Vehicle), cet engin en forme de cône, ressemblant à la capsule Apollo et déjà à l'étude dans le cadre du projet Constellation de retour à la Lune. Orion transportera six astronautes vers la Lune et les en ramènera. Le Camras sera-t-il également à l'œuvre dans le vaisseau Altaïr, sur le sol sélène, où les missions humaines pourront durer plusieurs semaines ? La Nasa ne le précise pas.

Six personnes (ici les volontaires de l'expérience Camras) qui respirent, transpirent, dorment ou bougent. Comment, loin dans l'espace, leur garantir un air respirable ? © Nasa

Ce système a pour fonction d'extraire de l'air ambiant le gaz carbonique (CO2) et l'humidité. Il utilise des composés chimiques portant une fonction amine (NH2). Ce procédé est connu et permet l'absorption du gaz carbonique et de l'eau lors d'une réaction qui dégage de la chaleur. Il peut être ensuite régénéré au prix d'une dépense d'énergie (il faut chauffer). On peut utiliser une solution aqueuse mais l'équipe du projet a choisi d'installer ces composés aminés sur un support solide métallique, formant une sorte de mousse, organisée en nid d'abeille. Baptisé SA9T, cet absorbeur solide (solid amine sorbent, en anglais) dérive d'un produit déjà testé sur la navette, le RCRS (Regenerable Carbon Dioxide Removal System). La Nasa n'est pas prolixe en détails sur ce sujet mais décrit tout de même les caractéristiques générales du Camras dans un document téléchargeable (en PDF).

Le support vie : une des clés de missions longues

Le point important est que ce support est un bon conducteur de la chaleur. L'élévation de température obtenue lorsque le matériau capte le gaz carbonique ou l'eau peut ainsi être facilement transmise dans un autre compartiment qui, lui, en est à la phase suivante, consistant à régénérer l'absorbeur en le débarrassant du gaz carbonique ou de l'eau. Cette réaction inverse est endothermique (elle consomme de la chaleur) et sera donc ainsi facilitée.

L'absorbeur SA9T dans son nid d'abeille. © Nasa

Il semble également que le système permette d'utiliser le vide de l'espace pour extraire le gaz carbonique et l'eau. Sur un support solide et poreux, ces molécules ne sont pas absorbées (dans un volume) mais adsorbées (sur la surface). Une dépression contribue alors à les arracher de leur support.

Plusieurs tests avaient déjà été conduits mais Camras devait passer le dernier, en situation quasiment réelle. L'appareil a donc dû pendant plusieurs jours régénérer l'air exhalé par six personnes, qui restaient plusieurs heures dans l'habitacle, certains ayant séjourné une nuit entière.

Ce travail fait partie d'un projet plus vaste, baptisé Exploration Life Support (support de vie pour l'exploration), destiné à mettre au point des technologies pour fournir aux astronautes de l'air pur et de l'eau, notamment en assurant un recyclage de l'atmosphère et des eaux usées.

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